劉緒鋼 (中國石化華北油氣分公司采氣一廠，河南 鄭州 450006)

馬先林 陜西省油氣井及儲層滲流與巖石力學(xué)重點實驗室(西安石油大學(xué)) 西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院，陜西 西安 710065)

復(fù)雜致密巖性體的勘探開發(fā)是當(dāng)前油氣領(lǐng)域的前沿問題，該類儲層測井解釋理論與處理技術(shù)也一直是石油地球物理學(xué)家們關(guān)注和探索的焦點[1～3]。鄂爾多斯盆地上古生界二疊系砂巖儲層中均發(fā)現(xiàn)相對高自然伽馬致密砂巖儲層，具有可觀的天然氣儲量和產(chǎn)能。該類砂巖儲層常被誤認(rèn)為是泥質(zhì)地層，因此其儲層參數(shù)的測井計算方法應(yīng)區(qū)別于常規(guī)砂巖儲層[4,5]。下面，筆者以鄂爾多斯盆地大牛地氣田D區(qū)為研究對象，充分利用已完鉆井的測井、錄井、測試、試氣等資料開展綜合研究，建立了一套適合大牛地氣田上古生界高自然伽馬致密砂巖儲層泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)、物性參數(shù)的計算方法。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

大牛地氣田位于鄂爾多斯盆地東北部(見圖1)，主要目的層為下二疊統(tǒng)太原組(P1t)、山西組(P1s)、下石盒子組(P1h)。晚古生代，碎屑物源主要來自盆地北部陰山山脈。P1t儲層巖性為灰白-灰色中厚層狀含礫石英砂巖、巖屑石英砂巖與黑色-深灰色泥巖、煤層，夾少量深灰色泥巖-微晶灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r；P1s儲層巖性主要為中-粗粒巖屑砂巖，少量中-粗粒巖屑石英砂巖；P1h儲層巖性為淺灰綠含礫粗-中砂巖，細(xì)砂巖夾棕褐及灰綠色泥巖，粉砂質(zhì)泥巖和少量碳質(zhì)泥巖，偶見煤線及砂質(zhì)凝灰?guī)r。研究區(qū)目的層儲層致密砂巖測井曲線特征表現(xiàn)為自然伽馬相對較高，高自然伽馬致密砂巖儲層與常規(guī)儲層測井響應(yīng)特征不同。高自然伽馬致密砂巖具有相對高自然伽馬、中-高聲波時差、中-低電阻率的測井響應(yīng)特征[6～8]。

2 儲層參數(shù)測井解釋模型

在測井資料標(biāo)準(zhǔn)化及巖心歸位的基礎(chǔ)上，根據(jù)巖心分析、巖電試驗及地層水分析資料，分層位建立儲層參數(shù)精細(xì)解釋模型，包括泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)、孔隙度、滲透率及含水飽和度模型。

2.1 泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)

泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)反映地層巖性，與有效孔隙度、滲透率、含水飽和度、束縛水飽和度等儲層參數(shù)密切相關(guān)[9～11]。研究區(qū)目的層存在釷含量較高的砂巖，直接用自然伽馬曲線計算，其泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)較高，似為泥巖，而自然伽馬能譜測井、錄井、巖心分析及薄片資料均證實其為砂巖(見圖2)，且中子孔隙度、密度、聲波時差三孔隙度曲線和電阻率曲線均顯示無泥巖。自然伽馬或無鈾伽馬曲線計算結(jié)果已不能真實反映地層泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù),因此，筆者提出自然伽馬-中子孔隙度聯(lián)合法計算泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)：

(1)

(2)

式中：φ(sh)為泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)，%；CGCUR為與地層年代有關(guān)的經(jīng)驗系數(shù)，新地層取3.7，老地層取2；Rlog為自然伽馬或中子孔隙度讀數(shù)；Gmax、Gmin為自然伽馬或中子孔隙度相應(yīng)曲線的最大值和最小值。

圖2為B井泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)計算結(jié)果對比圖，自然伽馬-中子孔隙度聯(lián)合法計算的泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)明顯優(yōu)于利用常規(guī)自然伽馬計算的泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)。圖3為自然伽馬-中子孔隙度聯(lián)合法計算的泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)與試驗分析黏土體積分?jǐn)?shù)結(jié)果對比圖，自然伽馬-中子孔隙度聯(lián)合法計算的泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)極大地提高了計算精度。

2.2 孔隙度

研究區(qū)目的層P1t、P1s、P1h儲層以石英砂巖、巖屑石英砂巖、巖屑砂巖為主，同時存在含灰質(zhì)砂巖，已不是傳統(tǒng)意義上的砂巖，而是多種巖性混積的復(fù)雜巖性體。計算儲層孔隙度的關(guān)鍵在于如何確定復(fù)雜混積砂巖的骨架參數(shù)值。

首先，利用巖心資料刻度測井資料，由巖心分析密度確定各層位混積砂巖骨架密度和聲波時差；因各層位砂巖巖性不同，再結(jié)合巖性即可確定相應(yīng)砂巖骨架參數(shù)值。各層位不同巖性砂巖骨架參數(shù)如表1所示。

確定各層位不同巖性砂巖骨架參數(shù)值后，即可應(yīng)用體積模型計算儲層砂巖孔隙度φ：

(3)

(4)

(5)

式中：φs為聲波時差計算出的孔隙度，1；φD為密度孔隙度，1；Δt為聲波時差，μs/m；Δtma、Δtf分別為巖石骨架、地層流體聲波時差，μs/m；CP為聲波壓實校正系數(shù)，可利用巖心分析孔隙度與聲波計算孔隙度求得，1；ρma、ρf分別為巖石骨架、地層流體密度，g/cm3；ρ為目的層密度，g/cm3；ρsh為泥巖密度，g/cm3。

圖4為巖心物性分析與測井計算的孔隙度、滲透率結(jié)果對比圖，分析表明，體積模型法計算的孔隙度與巖心分析孔隙度較為符合。原孔隙度計算模型采用的是純砂巖骨架參數(shù)值，而新模型是根據(jù)不同巖性采用不同骨架參數(shù)值。圖5為測井計算孔隙度與巖心分析孔隙度模計算結(jié)果對比圖，分析可知，新模型計算精度大大高于原模型計算精度。

2.3 滲透率

根據(jù)巖心分析數(shù)據(jù)，分層系建立孔隙度-滲透率的相關(guān)關(guān)系，得到P1t、P1s、P1h儲層滲透率模型(見表2)。測井計算滲透率參數(shù)與巖心分析滲透率結(jié)果較為符合。該次滲透率參數(shù)解釋精度較已往大幅度提高。

2.4 含水飽和度

分析大牛地氣田D區(qū)及鄰區(qū)上古生界儲層物性及孔隙結(jié)構(gòu)條件，儲層屬含少量泥質(zhì)、中等孔隙、以粒間孔和粒內(nèi)溶孔為主的孔隙型儲層。因此，選用阿爾奇飽和度模型計算含水飽和度：

(6)

式中：Sw為含水飽和度，1；ρt為地層電阻率，Ω·m；ρw為地層水電阻率，Ω·m；φ為孔隙度，1；a、b、m、n為與巖性及孔喉結(jié)構(gòu)有關(guān)的巖電參數(shù)。

根據(jù)試氣及生產(chǎn)實際狀況，確定含氣飽和度(Sg)界限。氣層：Sg≥50%；差氣層：50%>Sg≥35%；含氣層：Sg<35%。

2.4.1 巖電參數(shù)

由巖電試驗分析結(jié)果，得到各層位巖電參數(shù)如表3所示。

2.4.2 地層水電阻率

地層水電阻率計算公式如下[12～14]：

ρwN≈0.0123+

式中：CwN 為24℃或75℃時地層水總礦化度, mg/L(NaCl)；ρwN為24℃或75℃時地層水電阻率，Ω·m；t為地層溫度，℃ 。

表2 各層位滲透率相關(guān)關(guān)系

注：P1t1、P1t2為太原組一段、二段；K為滲透率，mD。

表3 巖電參數(shù)a、m、b、n取值表

選取測試返排率大于100%的儲層反推地層水電阻率，根據(jù)地層水分析數(shù)據(jù)確定各層位的地層水電阻率,P1h3、P1h2、P1h1、P1s2、P1s1、P1t的ρw分別為0.144、0.132、0.131、0.132、0.099、0.071Ω·m。該地層水計算方法解決了前期因地層水變化大引起的地層水電阻率多變問題。將地層水電阻率代入式(6)，即可計算含水飽和度。

B井一次解釋與筆者研究解釋結(jié)果的對比情況如圖6所示。對比2次含水飽和度解釋結(jié)果，該次含水飽和度研究解釋結(jié)果與產(chǎn)能測試匹配更好，解釋結(jié)果得到了測試結(jié)果的驗證。

3 解釋結(jié)果驗證

由前述測井資料處理及參數(shù)計算，結(jié)合測試資料總結(jié)研究區(qū)各層位的測井解釋標(biāo)準(zhǔn)如表4所示。

根據(jù)所建立的解釋標(biāo)準(zhǔn)和儲層參數(shù)解釋模型，對D區(qū)225口井儲層參數(shù)重新進(jìn)行計算，并確定解釋結(jié)論。經(jīng)巖性分析驗證，該次研究所建立的分層位、分巖性的優(yōu)化解釋模型較以往的解釋模型有較大

表4 各層位測井解釋標(biāo)準(zhǔn)

改進(jìn)，其解釋成果得到試氣資料的驗證。典型井B井二次解釋結(jié)果如圖6所示。分析圖6，25(4)、25(6)層原解釋結(jié)果為非儲層，新模型處理解釋結(jié)果為儲層，計算的孔隙度、滲透率參數(shù)與巖心分析結(jié)果較為符合；25(1)、25(5)、25(7)層原解釋結(jié)果差氣層，新模型處理解釋結(jié)果為氣層，與測試結(jié)果(日產(chǎn)氣量0.8782×104m3，日產(chǎn)水量0.97m3)符合。該段儲層測井二次解釋成果見表5。

表5 B井二次解釋成果表

注：qAPI為自然伽馬；Usp為自然電位；ρlls、ρlld分別為淺側(cè)向電阻率、深側(cè)向電阻率；ρMSFL為微球形聚焦電阻率；φn為中子孔隙度；Swo為原始含水飽和度。

4 結(jié)論

1)提出適合大牛地氣田高自然伽馬致密砂巖儲層的泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)計算方法，即自然伽馬-中子孔隙度聯(lián)合法。

2)在確定不同巖性砂巖骨架取值的基礎(chǔ)上，建立各層組巖石體積計算方法，優(yōu)化出孔隙度的體積模型計算方法，進(jìn)而建立滲透率參數(shù)解釋模型。

3)根據(jù)巖電試驗分析成果，確定巖電參數(shù)。結(jié)合地層水分析資料，分層組確定地層水電阻率，建立不同層組的流體解釋標(biāo)準(zhǔn)，建立飽和度參數(shù)解釋模型。